KR20060068048A - 포토리소그라피공정에서 ｌｄ 노즐이 구비된 현상장비의현상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상공정에서 현상액이 웨이퍼상에 시간차를 두고 도포됨으로써 패턴의 임계치수 균일도가 저하되는 것을 극복하고자 현상방법을 개선함으로써 고집적장치에서 요구되는 임계치수 균일도를 달성하는 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 반도체소자를 제조하기 위한 포토리소그라피공정 중 LD(linear drive) 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법에 있어서, 현상액 사전도포 및 제거단계와 탈이온수 분사 및 제거단계와 웨이퍼 역전단계와 현상액 최종도포 및 제거단계와 세정단계 및 건조단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법을 제공하여 현상액이 시간차를 두고 분사되는 것을 보상하는 현상방법에 의하여 고집적장치에서 요구되는 임계치수의 균일도를 달성할 수 있는 발명임.

포토리소그라피공정, 현상공정, 웨이퍼, 스핀척, 현상액

Description

포토리소그라피공정에서 ＬＤ 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법{Develop method of develop device with linear drive nozzle in photolithography process}

도 1은 종래기술에 LD 노즐이 구비된 현상장비를 나타낸 도면,

도 2는 종래기술에 의한 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법을 나타낸 순서도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법을 나타낸 순서도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : LD 노즐 11 : 분사노즐

12 : 노즐암 20 : 스핀척

21 : 회전축 W : 웨이퍼

본 발명은 포토리소그라피공정에서 노광공정이 수행된 웨이퍼의 현상방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상공정에서 현상액이 웨이퍼상에 시간차를 두고 도포됨으로써 패턴의 임계치수 균일도가 저하되는 것을 극복하고자 현상방법을 개선함으로써 고집적장치에서 요구되는 임계치수 균일도를 달성하는 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 포토리소그라피 공정은 크게 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트 막을 형성하는 공정, 상기 포토레지스트 막의 소정 영역에 빛을 조사시키는 노광(exposure)공정 및 상기 노광공정이 수행된 포토레지스트 막에 현상액을 도포하여 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분을 현상(developing)하는 공정순으로 이루어진다.

또한, 포토리소그라피 공정은 웨이퍼에 미세패턴을 형성하는 공정으로 반도체소자의 집적도가 증가될수록 그 중요도가 더욱 커져가고 있다.

일례로 포토리소그라피 공정 중 현상공정은 상기 노광공정을 거친 웨이퍼 포토레지스트 막의 소정 영역에 현상액을 도포하여 화학반응시킴으로써 반응생성물을 형성하고, 반응생성물이 용해되어 상기 노광 반응된 포토레지스트 막의 소정영역을 제거하는 것이다.

상기와 같은 현상공정을 수행하기 위한 일반적인 현상장치는 도 1에서 도시된 바와같이 노광공정이 수행된 웨이퍼(W)가 장착되고 회전수단(도면에 표현되지 않음)에 의해 회전되는 회전축(21)이 저면에 결합되는 스핀척(20), 스핀척(20)의 상면에 장착된 웨이퍼(W)의 포토레지스트 막이 현상액에 의하여 반응되도록 현상액을 분사하는 LD 노즐(10; linear drive)로 이루어진다.

이러한 LD 노즐(10)은 웨이퍼(W)의 상면 일측부에서 타측부으로 진행되면서 웨이퍼(W)에 현상액을 분사하도록 이동수단(도면에 표현되지 않음)에 의하여 이동되는 노즐암(12), 노즐암(12)의 저면에 형성되어 현상액을 분사하는 분사노즐(11)로 구성된다.

한편 상기와 같은 현상장치에 의한 현상방법은 도 2에서 도시된 바와같이 스핀척(20)에 노광공정에서 노광된 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼(W)가 장착되면, 스핀척(20)의 회전없이 LD 노즐(10)이 웨이퍼 상면 일측에서 타측으로 진행되면서 웨이퍼(W) 상에 통상 3~6초 정도 현상액을 도포하여 퍼들(puddle)을 형성하고 10~40초 동안 방치함으로써 포토레지스트 막에 현상액이 충분히 스며들게 하는 현상액 도포단계를 수행한다.

다음, 스핀척(20)을 통상 500~3000rpm 정도의 속도로 회전시키면서 린스(rinse)용액을 분사하여 현상액을 제거하는 세정단계를 수행한다.

이때 린스용액을 분사하기 위한 노즐은 상기한 LD 노즐(10)외에 별도의 노즐(도면에 표현되지 않음)을 이용할 수도 있고, LD 노즐(10)을 이용할 수도 있다.

다음, 스핀척(20)을 상기 세정단계의 회전속도 보다 빠른 속도 통상 2000~4000rpm 정도의 속도로 회전시키면서 웨이퍼(W)를 건조하는 건조단계를 수행하는 것으로 현상공정을 마무리 하게된다.

그러나 상기와 같은 현상방법은 LD 노즐이 일측에서 타측으로 진행되면서 현상액이 도포되므로 웨이퍼(W)의 최초 현상액이 도포되는 부분과 최종적으로 현상액이 도포되는 구간에 현상액 도포시간의 차이가 발생된다.

즉, 현상액이 시간상으로 불균일하게 도포됨으로써 먼저 현상액이 도포된 부분과 나중에 현상액이 도포된 부분은 현상시간의 차이가 발생되고 이러한 차이에 의해 웨이퍼 패턴의 불균일도가 증대되어 고집적장치에서 요구되어지는 임계치수의 균일도를 만족시키지 못한다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은, 반도체소자를 제조하기 위한 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비에서 현상액이 시간차를 두고 도포되어 발생되는 웨이퍼 패턴의 불균일도가 억제되도록 현상방법을 개선하여 임계치수의 균일도를 향상시키는 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체소자를 제조하기 위한 포토리소그라피공정 중 LD(linear drive) 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법에 있어서, 노광공정을 거쳐 스핀척에 장착된 웨이퍼에 상기 LD 노즐이 웨이상 상면을 수평방향으로 진행하면서 현상액을 분사하여 퍼들(puddle)을 형성하고 소정시간 방치 후 상기 스핀척을 고속회전시켜 현상액을 제거하는 현상액 사전도포 및 제거단계, 상기 스핀척을 저속회전하면서 탈이온수를 소정시간 분사한 후 상기 스핀척을 고속회전시켜 웨이퍼상의 탈이온수를 제거하는 탈이온수 분사 및 제거단계, 상기 스핀척의 회전을 중지하고 웨이퍼를 평탄면 기준으로 현상액이 최초로 도포될시 장착위치에서 180°회전시켜 장착하는 웨이퍼 역전단계, 상기 회전장착된 웨이퍼상에 현상액을 상기 현상액사전 도포 및 제거단계에서의 분사시간 이하로 분사하여 퍼들을 형성하고 소정시간 방치 후 스핀척을 고속회전시켜 현상액을 제거하는 현상액 최종도포 및 제거단계, 상기 스핀척을 회전하면서 일정시간 린스액을 분사하여 상기 웨이퍼상에 도포된 현상액을 제거하는 세정단계, 상기 린스액 분사를 완료하고 상기 스핀척을 고속회전하여 세정된 웨이퍼를 건조하는 건조단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 구성 및 작용효과를 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비 된 현상장비의 현상방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법에 사용되는 현상장비는 도 4에 도시된 바와같이 노광공정이 수행된 웨이퍼(W)가 장착되고 회전수단(도면에 표현되지 않음)에 의해 회전되는 회전축(21)이 저면에 결합되는 스핀척(20), 스핀척(20)의 상면에 장착된 웨이퍼(W)의 포토레지스트 막이 현상액에 의하여 반응되도록 현상액을 분사하는 LD 노즐(10; linear drive)로 이루어진다.

이러한 LD 노즐(10)은 웨이퍼(W)의 상면 일측부에서 타측부으로 진행되면서 웨이퍼(W)에 현상액을 분사하도록 이동수단(도면에 표현되지 않음)에 의하여 이동되는 노즐암(12), 노즐암(12)의 저면에 형성되어 현상액을 분사하는 분사노즐(11)로 구성된다.

이처럼 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법은 최초 노광공정이 수행되어 스핀척(20)에 장착된 웨이퍼(W)에 LD 노즐(10)이 웨이퍼(W) 상면을 수평방향으로 진행하면서 현상액을 분사하여 퍼들(puddle)을 형성하고 소정시간 방치 후 상기 스핀척(20)을 고속회전시켜 현상액을 제거하는 현상액 사전도포 및 제거단계(S101)를 수행한다.

이 때 스핀척(20)의 회전이 없는 상태에서 현상액은 약 3 ~ 5 초간 분사되어 퍼들(puddle)을 형성하고 현상액이 웨이퍼(W)의 포토레지스티 막에 스며들도록 10 초 이내로 방치하는 것이 바람직하다.

이후 스핀척(20)은 웨이퍼(W)상의 현상액이 제거되도록 최저 1500rpm 이상의 속도로 고속회전시키는 것이 바람직하다.

다음 스핀척(20)을 저속회전하면서 탈이온수(DI water)를 소정시간 분사한 후 스핀척(20)을 고속회전시켜 웨이퍼(W) 상의 탈이온수를 제거하는 탈이온수 분사 및 제거단계(S102)를 수행한다.

이 때 스핀척(20)이 저속회전하는 상태에서 탈이온수(DI water)가 약 5 ~ 10초간 분사되고 그 후 1500rpm 이상 고속회전하여 웨이퍼(W)상에 존재하는 탈이온수를 제거한다.

또한, 탈이온수를 분사하기 위한 노즐은 LD 노즐(10)외에 별도의 노즐(도면에 표현되지 않음)을 이용할 수도 있고, LD 노즐(10)을 이용할 수도 있다.

이는 후술할 현상액 최종도포 및 제거단계(S104)에서 현상액이 2차로 도포될시에 탈이온수에 의해 버퍼역활을 하는 박막을 형성하기 위함이다.

다음 스핀척(20)의 회전을 중지하고 웨이퍼(W)를 평탄면 기준으로 현상액이 최초로 도포될시 장착위치에서 180°회전시켜 장착하는 웨이퍼 역전단계(S103)를 수행한다.

일례로 웨이퍼(W)는 도 4에 도시된 바와같이 노치부를 기준으로 최초 현상액이 분사될시 장착된 위치에서 180°회전장착되는 것이다.

이는 후술할 현상액 최종도포 및 제거단계(S104)에 의해 현상액이 2차로 도포될시에 전술한 현상액 사전도포 및 제거단계(S101)에서 현상액이 시간차에 의해 불균일하게 도포되는 것을 상쇄시키기 위함이다.

다음 회전장착된 웨이퍼(W)상에 현상액을 현상액사전 도포 및 제거단계(S101)에서의 분사시간 이하로 분사하여 퍼들을 형성하고 소정시간 방치 후 스핀척을 고속회전시켜 현상액을 제거하는 현상액 최종도포 및 제거단계(S104)를 수행한다.

이때 스핀척(20)의 회전없이 2차로 분사된 현상액이 웨이퍼(W)상의 포토레지스트 막에 충분히 스며들도록 30초 이상 방치하는 것이 바람직하다.

다음, 스핀척(20)을 회전하면서 일정시간 린스(rinse)액을 분사하여 웨이퍼(W)상에 도포된 현상액을 제거하는 세정단계(S105)를 수행한다.

이는 린스액을 이용하여 현상액을 제거시키기 위한 것으로 이때 스핀척(20)의 회전속도는 통상 500 ~ 3000rpm 정도가 된다.

다음, 린스액 분사를 완료한 후 스핀척(20)을 고속회전하여 세정된 웨이퍼(W)를 건조하는 건조단계(S106)을 수행한다.

이때, 스핀척(20)의 회전속도는 통상 2000 ~ 4000 rpm 정도가 된다.

또한, 린스용액을 분사하기 위한 노즐은 LD 노즐(10)외에 별도의 노즐(도면에 표현되지 않음)을 이용할 수도 있고, LD 노즐(10)을 이용할 수도 있다.

상기와 같은 과정을 거쳐 현상공정이 완료되면 스핀척의 회전을 중지하고 웨이퍼를 다음공정으로 이송시키기 위해 탈착시키게 된다.

따라서 본 발명은, LD 노즐이 구비된 현상장비를 이용한 현상공정에서 웨이퍼상에 현상액이 시간차를 두고 분사됨으로써 현상시간의 차에 의한 임계치수의 불균일도를 상기와 같은 현상시간의 차를 보상하는 현상방법에 의하여 고집적장치에서 요구되는 임계치수의 균일도를 달성한다는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 반도체소자를 제조하기 위한 포토리소그라피공정 중 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법에 있어서,

   노광공정을 거쳐 스핀척에 장착된 웨이퍼에 상기 LD 노즐이 웨이퍼 상면을 수평방향으로 진행하면서 현상액을 분사하여 퍼들을 형성하고 소정시간 방치 후 상기 스핀척을 고속회전시켜 현상액을 제거하는 현상액 사전도포 및 제거단계;

   상기 스핀척을 저속회전하면서 탈이온수를 소정시간 분사한 후 상기 스핀척을 고속회전시켜 웨이퍼상의 탈이온수를 제거하는 탈이온수 분사 및 제거단계;

   상기 스핀척의 회전을 중지하고 웨이퍼를 평탄면 기준으로 현상액이 최초로 도포될시 장착위치에서 180°회전시켜 장착하는 웨이퍼 역전단계;

   상기 회전장착된 웨이퍼상에 현상액을 상기 현상액사전 도포 및 제거단계에서의 분사시간 이하로 분사하여 퍼들을 형성하고 소정시간 방치 후 스핀척을 고속회전시켜 현상액을 제거하는 현상액 최종도포 및 제거단계;

   상기 스핀척을 회전하면서 일정시간 린스액을 분사하여 상기 웨이퍼상에 도포된 현상액을 제거하는 세정단계;

   상기 린스액 분사를 완료하고 상기 스핀척을 고속회전하여 세정된 웨이퍼를 건조하는 건조단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 현상액 사전도포단계는 웨이퍼상에 3~5초간 현상액을 분사한 후 10초 이내로 방치하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 탈이온수 분사 및 제거단계는 탈이온수가 5~10초 이내로 분사되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 현상액 최종도포 및 제거단계는 웨이퍼상에 도포된 현상액을 30초 이상 방치하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 포토리소그라피공정에서 LD 노즐이 구비된 현상장비의 현상방법.

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